(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信機と受信機で構成され、電波を媒体としてスペクトル拡散信号を前記送信機から前記受信機へ送信する無線通信装置であって、
前記受信機は、受信されたスペクトル拡散信号の拡散符号のタイミングを捉える同期捕捉部と、当該同期捕捉部で捕捉されたタイミングに同期して前記スペクトル拡散信号に前記拡散符号を乗算する逆拡散演算部とを備え、
前記送信機から前記受信機へ送信される前記スペクトル拡散信号のフレーム中に、第１の拡散符号で拡散された同期部と、前記第１の拡散符号のタイミングを捉えるための同期捕捉処理に要する時間よりも短くない時間以上の処理部と、前記第１の拡散符号とチップレートが等しい第２の拡散符号により、前記同期部の拡散率よりも低い拡散率で拡散された情報部とを有し、
前記処理部は、前記第２の拡散符号との相関が低い拡散符号からなることを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記同期捕捉部は、前記スペクトル拡散信号を前記第２の拡散符号で逆拡散した場合の相関値が所定の複数ビットにわたって所定のしきい値を超えたときのタイミングでフレーム同期を捉えることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記スペクトル拡散信号のフレームは、前記処理部と前記情報部との間にフレーム同期部を有し、前記同期捕捉部は、当該フレーム同期部のビット列を検出することでフレーム同期を捉えることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記スペクトル拡散信号のフレームは、前記処理部と前記情報部との間にフレーム同期部を有し、前記処理部は、前記フレーム同期部と異なるビット列が前記第２の拡散符号で拡散されてなり、前記同期捕捉部は、前記処理部のビット列を検出した後、前記フレーム同期部のビット列を検出することでフレーム同期を捉えることを特徴とする請求項１記載の無線通信装置。
【請求項５】
送信機と受信機で構成され、電波を媒体としてスペクトル拡散信号を前記送信機から前記受信機へ送信する無線通信装置であって、
前記受信機は、受信されたスペクトル拡散信号の拡散符号のタイミングを捉える同期捕捉部と、当該同期捕捉部で捕捉されたタイミングに同期して前記スペクトル拡散信号に前記拡散符号を乗算する逆拡散演算部とを備え、
前記送信機から前記受信機へ送信される前記スペクトル拡散信号のフレーム中に、第１の拡散符号で拡散された同期部と、前記第１の拡散符号のタイミングを捉えるための同期捕捉処理に要する時間よりも短くない時間以上の処理部と、前記第１の拡散符号とチップレートが等しい第２の拡散符号により、前記同期部の拡散率よりも低い拡散率で拡散された情報部とを有し、
前記同期捕捉部は、前記スペクトル拡散信号を前記第２の拡散符号で逆拡散した場合の相関値が所定の複数ビットにわたって所定のしきい値を超えたときのタイミングでフレーム同期を捉えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項６】
送信機と受信機で構成され、電波を媒体としてスペクトル拡散信号を前記送信機から前記受信機へ送信する無線通信装置であって、
前記受信機は、受信されたスペクトル拡散信号の拡散符号のタイミングを捉える同期捕捉部と、当該同期捕捉部で捕捉されたタイミングに同期して前記スペクトル拡散信号に前記拡散符号を乗算する逆拡散演算部とを備え、
前記送信機から前記受信機へ送信される前記スペクトル拡散信号のフレーム中に、第１の拡散符号で拡散された同期部と、前記第１の拡散符号のタイミングを捉えるための同期捕捉処理に要する時間よりも短くない時間以上の処理部と、前記第１の拡散符号とチップレートが等しい第２の拡散符号により、前記同期部の拡散率よりも低い拡散率で拡散された情報部とを有し、
さらに、前記スペクトル拡散信号のフレームは、前記処理部と前記情報部との間にフレーム同期部を有し、前記処理部は、前記フレーム同期部と異なるビット列が前記第２の拡散符号で拡散されてなり、前記同期捕捉部は、前記処理部のビット列を検出した後、前記フレーム同期部のビット列を検出することでフレーム同期を捉えることを特徴とする無線通信装置。
【請求項７】
前記同期捕捉部は、前記スペクトル拡散信号を前記第２の拡散符号で逆拡散した場合の相関値が所定のしきい値を超えるとともに、逆拡散後のビット列が前記フレーム同期部のビット列に一致したときにフレーム同期を捉えることを特徴とする請求項３又は４又は６の何れか１項に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記第１の拡散符号の拡散率が、前記第２の拡散符号の拡散率の整数倍であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記第１の拡散符号は、前記第２の拡散符号よりも長い系列の符号からなることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記情報部の拡散率が可変であることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
送信機と受信機で構成され、電波を媒体としてスペクトル拡散信号を前記送信機から前記受信機へ送信する無線通信装置であって、
前記受信機は、受信されたスペクトル拡散信号の拡散符号のタイミングを捉える同期捕捉部と、当該同期捕捉部で捕捉されたタイミングに同期して前記スペクトル拡散信号に前記拡散符号を乗算する逆拡散演算部とを備え、
前記送信機から前記受信機へ送信される前記スペクトル拡散信号のフレーム中に、第１の拡散符号で拡散された同期部と、前記第１の拡散符号のタイミングを捉えるための同期捕捉処理に要する時間よりも短くない時間以上の処理部と、前記第１の拡散符号とチップレートが等しい第２の拡散符号により、前記同期部の拡散率よりも低い拡散率で拡散された情報部とを有し、
前記処理部は空白からなり、前記スペクトル拡散信号のフレーム中に、前記同期部と前記処理部の組が連続して複数組含まれるとともに、前記同期部と前記処理部の１組の長さが、前記第１の拡散符号の周期と前記同期捕捉処理に要する時間の和に一致せず、
前記同期部は、ビット同期用の第１同期部と、フレーム同期用の第２同期部とを有し、前記第１同期部と前記第２同期部とが、互いに相関特性の異なる２種類の前記第１の拡散符号でそれぞれ拡散されてなり、前記スペクトル拡散信号のフレーム中に、前記第１同期部と前記処理部の複数組と、前記第２同期部と前記処理部の組とが含まれ、前記第１同期部と前記処理部の複数組と前記情報部との間に前記第２の同期部と前記処理部の組が挿入され、
前記同期捕捉部は、前記第１同期部の同期を捕捉する第１同期捕捉部と、前記第２同期部の同期を捕捉する第２同期捕捉部とを有し、前記第１同期捕捉部でビット同期を捕捉した後に、前記第２同期捕捉部でフレーム同期を捕捉することを特徴とする無線通信装置。
【請求項１２】
前記同期部と前記処理部の１組の長さが、前記第１の拡散符号の周期と同期保持の処理に要する時間の和に一致することを特徴とする請求項１１記載の無線通信装置。
【請求項１３】
前記処理部は、電波が送信されない区間であることを特徴とする請求項１２記載の無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信装置に関し、特にスペクトル拡散通信を行う無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スペクトル拡散通信を行う無線通信装置として、例えば、GPS衛星から送信される電波(無線信号)を受信し、当該無線信号で送られてくる時刻データ等を用いて受信地点の位置情報(経度と緯度)を取得するGPS受信機がある。特許文献１記載のGPS受信機は、一定周期で一定時間だけ送信される、同一の位置情報を含むGPS信号を受信するとともに受信したGPS信号の複数フレームを前記一定周期に同期して同期加算している。そして、複数フレームのGPS信号が同期加算されることにより、各フレームに含まれるノイズ成分が減衰されるために信号対雑音比(S/N比)の良いGPS信号(位置情報)が取得できる。
【０００３】
ところで、スペクトル拡散通信においては、通常、受信した無線信号(受信フレーム)の拡散符号と逆拡散用の拡散符号との１周期のタイミングを合わせる、すなわち、同期を取らなければ、逆拡散(復調)することができない。そのために一般的な無線通信装置では、受信した無線信号の拡散符号のタイミングを捉え(同期捕捉)、その後、送受信間の拡散符号同士が相関の取れているタイミングを維持(同期保持又は同期追従)する必要がある。ここで、無線通信のフレームは、一般にプリアンブル、ユニーク・ワード、制御情報、データ、チェック・コードで構成されている。プリアンブルは、通常、101010……の繰り返しが連続しており、受信側でシンボル同期(ビット同期)を取るために用いられる。ユニーク・ワードはフレーム同期を取るためのシンボル列であって、フレーム同期を取ることでフレームの開始位置(より詳しくは制御情報以降のシンボル列の開始位置)が規定されて、復調(逆拡散)が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３５３２９７号公報(段落００１９〜段落００２６)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、スペクトル拡散通信の受信感度を向上するためには、無線信号の受信レベルが低いときでも確実に同期が取れる必要がある。その一方、同期捕捉に要する時間が長くなり過ぎると、肝心の制御情報やデータの受信に失敗する虞がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、データを確実に受信しつつ受信感度の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の無線通信装置は、送信機と受信機で構成され、電波を媒体としてスペクトル拡散信号を前記送信機から前記受信機へ送信する無線通信装置であって、前記受信機は、受信されたスペクトル拡散信号の拡散符号のタイミングを捉える同期捕捉部と、当該同期捕捉部で捕捉されたタイミングに同期して前記スペクトル拡散信号に前記拡散符号を乗算する逆拡散演算部とを備え、前記送信機から前記受信機へ送信される前記スペクトル拡散信号のフレーム中に、第１の拡散符号で拡散された同期部と、前記第１の拡散符号のタイミングを捉えるための同期捕捉処理に要する時間よりも短くない時間以上の処理部と、前記第１の拡散符号とチップレートが等しい第２の拡散符号により、前記同期部の拡散率よりも低い拡散率で拡散された情報部とを有し、前記処理部は、前記第２の拡散符号との相関が低い拡散符号からなることを特徴とする。
【００１１】
この無線通信装置において、前記同期捕捉部は、前記スペクトル拡散信号を前記第２の拡散符号で逆拡散した場合の相関値が所定の複数ビットにわたって所定のしきい値を超えたときのタイミングでフレーム同期を捉えることが好ましい。
【００１２】
この無線通信装置において、前記スペクトル拡散信号のフレームは、前記処理部と前記情報部との間にフレーム同期部を有し、前記同期捕捉部は、当該フレーム同期部のビット列を検出することでフレーム同期を捉えることが好ましい。
【００１３】
この無線通信装置において、前記スペクトル拡散信号のフレームは、前記処理部と前記情報部との間にフレーム同期部を有し、前記処理部は、前記フレーム同期部と異なるビット列が前記第２の拡散符号で拡散されてなり、前記同期捕捉部は、前記処理部のビット列を検出した後、前記フレーム同期部のビット列を検出することでフレーム同期を捉えることが好ましい。
本発明の無線通信装置は、送信機と受信機で構成され、電波を媒体としてスペクトル拡散信号を前記送信機から前記受信機へ送信する無線通信装置であって、前記受信機は、受信されたスペクトル拡散信号の拡散符号のタイミングを捉える同期捕捉部と、当該同期捕捉部で捕捉されたタイミングに同期して前記スペクトル拡散信号に前記拡散符号を乗算する逆拡散演算部とを備え、前記送信機から前記受信機へ送信される前記スペクトル拡散信号のフレーム中に、第１の拡散符号で拡散された同期部と、前記第１の拡散符号のタイミングを捉えるための同期捕捉処理に要する時間よりも短くない時間以上の処理部と、前記第１の拡散符号とチップレートが等しい第２の拡散符号により、前記同期部の拡散率よりも低い拡散率で拡散された情報部とを有し、前記同期捕捉部は、前記スペクトル拡散信号を前記第２の拡散符号で逆拡散した場合の相関値が所定の複数ビットにわたって所定のしきい値を超えたときのタイミングでフレーム同期を捉えることを特徴とする。
本発明の無線通信装置は、送信機と受信機で構成され、電波を媒体としてスペクトル拡散信号を前記送信機から前記受信機へ送信する無線通信装置であって、前記受信機は、受信されたスペクトル拡散信号の拡散符号のタイミングを捉える同期捕捉部と、当該同期捕捉部で捕捉されたタイミングに同期して前記スペクトル拡散信号に前記拡散符号を乗算する逆拡散演算部とを備え、前記送信機から前記受信機へ送信される前記スペクトル拡散信号のフレーム中に、第１の拡散符号で拡散された同期部と、前記第１の拡散符号のタイミングを捉えるための同期捕捉処理に要する時間よりも短くない時間以上の処理部と、前記第１の拡散符号とチップレートが等しい第２の拡散符号により、前記同期部の拡散率よりも低い拡散率で拡散された情報部とを有し、さらに、前記スペクトル拡散信号のフレームは、前記処理部と前記情報部との間にフレーム同期部を有し、前記処理部は、前記フレーム同期部と異なるビット列が前記第２の拡散符号で拡散されてなり、前記同期捕捉部は、前記処理部のビット列を検出した後、前記フレーム同期部のビット列を検出することでフレーム同期を捉えることを特徴とする。
【００１４】
この無線通信装置において、前記同期捕捉部は、前記スペクトル拡散信号を前記第２の拡散符号で逆拡散した場合の相関値が所定のしきい値を超えるとともに、逆拡散後のビット列が前記フレーム同期部のビット列に一致したときにフレーム同期を捉えることが好ましい。
【００１５】
この無線通信装置において、前記第１の拡散符号の拡散率が、前記第２の拡散符号の拡散率の整数倍であることが好ましい。
【００１６】
この無線通信装置において、前記第１の拡散符号は、前記第２の拡散符号よりも長い系列の符号からなることが好ましい。
【００１７】
この無線通信装置において、前記情報部の拡散率が可変であることが好ましい。
【００１８】
本発明の無線通信装置は、送信機と受信機で構成され、電波を媒体としてスペクトル拡散信号を前記送信機から前記受信機へ送信する無線通信装置であって、前記受信機は、受信されたスペクトル拡散信号の拡散符号のタイミングを捉える同期捕捉部と、当該同期捕捉部で捕捉されたタイミングに同期して前記スペクトル拡散信号に前記拡散符号を乗算する逆拡散演算部とを備え、前記送信機から前記受信機へ送信される前記スペクトル拡散信号のフレーム中に、第１の拡散符号で拡散された同期部と、前記第１の拡散符号のタイミングを捉えるための同期捕捉処理に要する時間よりも短くない時間以上の処理部と、前記第１の拡散符号とチップレートが等しい第２の拡散符号により、前記同期部の拡散率よりも低い拡散率で拡散された情報部とを有し、前記処理部は空白からなり、前記スペクトル拡散信号のフレーム中に、前記同期部と前記処理部の組が連続して複数組含まれるとともに、前記同期部と前記処理部の１組の長さが、前記第１の拡散符号の周期と前記同期捕捉処理に要する時間の和に一致せず、前記同期部は、ビット同期用の第１同期部と、フレーム同期用の第２同期部とを有し、前記第１同期部と前記第２同期部とが、互いに相関特性の異なる２種類の前記第１の拡散符号でそれぞれ拡散されてなり、前記スペクトル拡散信号のフレーム中に、前記第１同期部と前記処理部の複数組と、前記第２同期部と前記処理部の組とが含まれ、前記第１同期部と前記処理部の複数組と前記情報部との間に前記第２の同期部と前記処理部の組が挿入され、前記同期捕捉部は、前記第１同期部の同期を捕捉する第１同期捕捉部と、前記第２同期部の同期を捕捉する第２同期捕捉部とを有し、前記第１同期捕捉部でビット同期を捕捉した後に、前記第２同期捕捉部でフレーム同期を捕捉することを特徴とする。
【００１９】
この無線通信装置において、前記同期部と前記処理部の１組の長さが、前記第１の拡散符号の周期と同期保持の処理に要する時間の和に一致することが好ましい。
【００２０】
この無線通信装置において、前記処理部は、電波が送信されない区間であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の無線通信装置は、データを確実に受信しつつ受信感度の向上を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態１を示すブロック図である。
【図２】同上における受信機の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図３】同上における受信機の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】同上におけるスペクトル拡散信号の説明図である。
【図５】同上におけるスペクトル拡散信号の説明図である。
【図６】同上におけるスペクトル拡散信号の説明図である。
【図７】本発明の実施形態２における受信機の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図８】同上における受信機の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】同上における受信機の別の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態３における受信機の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図１１】同上における受信機の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】同上における受信機の別の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図１３】同上における受信機のさらに別の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図１４】同上における受信機のさらに別の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１５】本発明の実施形態４における受信機の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図１６】本発明の実施形態５における受信機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
(実施形態１)
本実施形態の無線送受信装置は、図１に示すように送信機１と受信機２で構成されている。送信機１は、同期用拡散符号生成部10、通信用拡散符号生成部11、拡散符号選択部12、拡散演算部13、データ変調部14、送信部15、アンテナ16を具備している。
【００２５】
同期用拡散符号生成部10は、第１の拡散符号に相当する同期用拡散符号(擬似ランダム雑音符号:PN符号)を生成する。通信用拡散符号生成部11は、第２の拡散符号に相当する通信用拡散符号(PN符号)を生成する。但し、同期用拡散符号のチップレートと通信用拡散符号のチップレートは互いに等しいものとする。
【００２６】
拡散符号選択部12は、同期用拡散符号と通信用拡散符号の何れか一方を選択して拡散演算部13に出力する。拡散演算部13は、外部から入力される変調データ(ベースバンド信号)と、拡散符号選択部12で選択された拡散符号(同期用拡散符号又は通信用拡散符号)とを乗算してベースバンド信号を拡散する。ここで、変調データの１フレーム(通信フレーム)には、同期用のビット列からなる同期部と、データを含まない空白の処理部と、送信先アドレスや送信元アドレスおよびメッセージなどの情報を示すビット列からなる情報部とが含まれている。そして、拡散符号選択部12は、変調データが同期部及び処理部のときは同期用拡散符号を選択して出力し、変調データが情報部のときは通信用拡散符号を選択して出力する。故に、拡散演算部13からは、同期部及び処理部が同期用拡散符号で拡散されるとともに情報部が通信用拡散符号で拡散された信号(スペクトル拡散信号)が出力される。
【００２７】
データ変調部14は、スペクトル拡散信号をディジタル変調する。なお、ディジタル変調の方式としては、例えば、BPSKやQPSKなどの位相シフト変調あるいは周波数シフト変調などが採用される。送信部15は、ディジタル変調されたスペクトル拡散信号に対して周波数変換や増幅、周波数弁別などの信号処理を行った後、当該スペクトル拡散信号をアンテナ16から電波として放射(送信)させる。
【００２８】
一方、受信機２は、アンテナ20、受信部21、同期用拡散符号生成部22、同期捕捉部23、通信用拡散符号生成部24、逆拡散演算部25、データ復調部26を具備している。受信部21は、アンテナ20で受信される電波を増幅したり、フィルタリングによって希望波以外の妨害波を除去した後、受信信号(ディジタル変調されたスペクトル拡散信号)を中間周波数帯の信号(IF信号)に周波数変換する。さらに受信部21は、IF信号に変換した受信信号をディジタル信号(受信波形データ)に変換してバッファメモリに格納する。
【００２９】
同期用拡散符号生成部22は、送信機１の同期用拡散符号生成部10と同一の拡散符号を生成する。また、通信用拡散符号生成部24は、送信機１の通信用拡散符号生成部11と同一の拡散符号(PN符号)を生成する。
【００３０】
同期捕捉部23は、複数の相関器(図示せず)と、各相関器で演算される相関値を所定のしきい値とそれぞれ比較する複数の比較器(図示せず)と、何れかの比較器において相関値がしきい値を超えたときに同期パラメータを出力する出力部(図示せず)とを有している。相関器は、例えば、従来周知のスライディング相関器であって、受信波形データと同期用拡散符号とを乗算した後に積分することで相関値を演算する。ここで、複数の相関器には、受信部21のバッファメモリに格納されている受信波形データから、同期用拡散符号の拡散率(同期部の１ビットに対する同期用拡散符号のチップ数)と同じ長さ(時間長)で順次抽出された複数の受信波形データサンプルがそれぞれ入力される。つまり、各相関器で相関演算される受信信号(受信波形データサンプル)は、前記時間長ずつずれることになる。なお、出力部から出力される同期パラメータは、相関値がしきい値を超えた相関器で相関演算に用いられた同期用拡散符号の位相(タイミング)を示す情報である。
【００３１】
逆拡散演算部25は、同期パラメータに基づき、受信部21のバッファメモリに格納されている受信波形データから、通信用拡散符号の拡散率と同じ時間長の受信波形データサンプルを抽出するタイミング(補正すべき遅延時間)を求める。そして、逆拡散演算部25は、求めた遅延時間を補正して抽出した受信波形データサンプルと、通信用拡散符号生成部24で生成される通信用拡散符号とを逆拡散する。データ復調部26は、逆拡散後の受信信号(ディジタル変調されたベースバンド信号)を復調して元のデータ(ベースバンド信号)を取得し、取得したデータ(復調データ)を出力する。
【００３２】
ここで、本実施形態における通信フレームの一例を図４に示す。図示例では、通信用拡散符号の拡散率(符号長:Tcd)を７とし、同期用拡散符号の拡散率(符号長:Tca=N×Tcd)を28(通信用拡散符号の拡散率の４倍)としている。なお、図示例では同期用拡散符号と通信用拡散符号は、拡散率が異なるだけで符号列並びにチップレートが同一である。
【００３３】
続いて、図２のタイムチャート及び図３のフローチャートを参照して、本実施形態における受信機２の動作をさらに詳しく説明する。
【００３４】
本実施形態では、図２に示すように同期捕捉部23が具備する５つの相関器が受信波形データサンプルと同期用拡散符号との相関値を順次且つサイクリックに演算している(図３参照)。そして、何れかの相関器で演算された相関値(同期相関値)がしきい値を越えた場合、当該相関器が相関値演算を開始してから相関値がしきい値を超えるまでに要した時間Tdが、補正すべき遅延時間となる。なお、受信部21のバッファメモリに蓄積される受信波形データは、受信信号に対して、中間周波数への周波数変換やディジタル信号へのA/D変換などの処理に要する時間Txだけ遅延しており、同期捕捉部23で検出される遅延時間Tdと前記遅延時間Txとが一致する。ここで、同期部に続く処理部の時間長が、同期捕捉部23の同期捕捉処理に要する時間よりも短くない時間に設定されているので、同期捕捉部23が同期を捕捉した時点では、まだ情報部の受信が始まっていない。故に、逆拡散演算部25は、同期捕捉部23から出力される同期パラメータ(遅延時間Td)に基づき、受信部21のバッファメモリから受信波形データを抽出するタイミングを遅らせる処理(遅延補正処理)を実行し、遅延補正処理後の受信波形データに通信用拡散符号を乗算して逆拡散する。したがって、逆拡散演算部25が遅延補正処理を実行した時点で、スペクトル拡散信号のビット同期並びにフレーム同期が確立され、データ復調部26が情報部のデータを復調することができる。
【００３５】
上述のように本実施形態では、通信フレームが同期部、処理部、情報部を有している。そして、同期部が情報部の通信用拡散符号よりも拡散率の高い(拡散符号の符号長が長い)同期用拡散符号で拡散され、処理部が同期捕捉処理に要する時間よりも短くない時間以上に設定されている。そのため、受信部21で受信される受信信号(スペクトル拡散信号)の受信強度(信号レベル)が相対的に低下したとしても、受信機２において確実に同期を確立することができる。例えば、図４に示したように同期用拡散符号の拡散率(=28)が通信用拡散符号の拡散率(=７)の４倍であれば、情報部に対して４倍の長さの時間をかけて同期捕捉することができる。故に、２つの拡散符号の拡散率が等しい場合と比較して、S/N比をおよそ４倍も改善することができる。その結果、本実施形態の無線通信装置では、データを確実に受信しつつ受信感度の向上を図ることができる。
【００３６】
ここで、図４に示した同期部の拡散符号(同期用拡散符号)は、情報部の拡散符号(通信用拡散符号)と同じ系列の符号(0111001)で構成されている。これに対して、図５に示すように同期用拡散符号が、通信用拡散符号よりも長い系列の符号で構成されていてもよい。つまり、図５では、チップ数が７のPN符号(0111001)が通信用拡散符号に用いられているのに対し、チップ数が31のPN符号(1110110011100001101010010001011)が同期用拡散符号に用いられている。このようにすれば、通信用拡散符号のサイドローブが最大相関値の７分の１であるのに対し、同期用拡散符号のサイドローブが最大相関値の３１分の１となる。故に、図４に示した同期用拡散符号と比較してサイドローブが低減されるため、より低い受信強度でも同期を確実に確立させることができる。
【００３７】
ところで、図４に示した例では、同期用拡散符号の拡散率(=28)と、通信用拡散符号の拡散率(=7)との比率を４：１としている。しかしながら、両者の拡散率の比率は４：１に限定されるものではなく、任意に選択可能である。但し、同期用拡散符号の拡散率が通信用拡散符号の拡散率の整数倍、例えば、図６に示すように同期用拡散符号の拡散率を28としたとき、通信用拡散符号の拡散率を14とすることが好ましい。何故ならば、同期用拡散符号と通信用拡散符号のそれぞれの拡散率がこのように設定されれば、PN符号の種類や同期捕捉部23の同期捕捉処理を変更せずに、通信のレート(伝送速度)を可変することができる。
【００３８】
(実施形態２)
本実施形態は、受信機２の同期捕捉部23が１つの相関器のみを具備する点と、通信フレームにおける同期部の時間長が長い点とで実施形態１と相違し、その他の点では実施形態１と共通である。よって、実施形態１と共通の構成には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
【００３９】
実施形態１の受信機２では、同期捕捉部23が具備する複数の相関器が並行して相関値の演算を実行していたのに対し、本実施形態の受信機２では、同期捕捉部23が具備する１つの相関器が相関値演算を実行している。そのため、本実施形態における同期部の時間長は、実施形態１における同期部の時間長よりも充分に長い時間、具体的には、処理部の時間長に同期用拡散符号の２周期分の時間長を加算した時間長に設定されている。なお、相関器における相関値演算は実施形態１と共通である。
【００４０】
続いて、図７のタイムチャート及び図８のフローチャートを参照して、本実施形態における受信機２の動作をさらに詳しく説明する。
【００４１】
本実施形態では、同期捕捉部23が具備する１つの相関器が受信波形データサンプルと同期用拡散符号との相関値を順次演算している(図８参照)。そして、何れかの受信波形データサンプルと同期用拡散符号との相関値(同期相関値)がしきい値を越えた場合、相関器が当該受信波形データサンプルの相関値演算を開始してからしきい値を超えるまでに要した時間Tdが、補正すべき遅延時間となる。ここで、同期部の時間長が処理部の時間長に同期用拡散符号の２周期分の時間長を加算した時間に設定され、且つ処理部の時間長が、同期捕捉部23の同期捕捉処理に要する時間よりも短くない時間に設定されている。そのため、同期捕捉部23が同期を捕捉した時点では、まだ情報部の受信が始まっていない。故に、逆拡散演算部25は、同期捕捉部23から出力される同期パラメータ(遅延時間Td)に基づき、受信部21のバッファメモリから受信波形データを抽出するタイミングを遅らせる処理(遅延補正処理)を実行し、遅延補正処理後の受信波形データに通信用拡散符号を乗算して逆拡散する。そして、逆拡散演算部25が遅延時間を補正した時点で、スペクトル拡散信号のビット同期が確立される。
【００４２】
さらに同期捕捉部23の相関器は、ビット同期が確立された状態(同期保持状態)で、受信波形データサンプルと通信用拡散符号との相関値を１ビットずつ演算する。ここで、同期部に続く処理部にはビット列が存在しないために受信波形データは不定となる。故に、通信用拡散符号と受信波形データサンプルとの相関値は、通常低くなるので、相関器で演算される相関値がしきい値以下となる。そして、情報部の受信波形データサンプルが入力されると、相関器で演算される相関値が直ちにしきい値を超えるので、相関値がしきい値を超えた時点でフレーム同期が確立される。よって、フレーム同期が確立された後、逆拡散演算部25が同期捕捉部23の相関器による相関値演算と同じタイミングで受信波形データサンプルを通信用拡散符号で逆拡散すれば、データ復調部26が情報部のデータを復調することができる。
【００４３】
但し、図９のフローチャートに示すように、情報部の先頭から複数ビット(例えば、４ビット)分の受信波形データと通信用拡散符号との相関値が全てしきい値を超えた場合に、同期捕捉部23でフレーム同期が確立されたと判断されるようにしても構わない。このような判断処理が同期捕捉部23で行われれば、受信信号の受信強度がさらに低下した場合でもフレーム同期を確実に捉える(確立する)ことができる。
【００４４】
ところで、処理部が空白であれば、処理部の受信波形データと通信用拡散符号との相関値は、上述の通りしきい値未満となるはずである。しかしながら、受信信号に含まれるノイズ成分によって処理部の受信波形データと通信用拡散符号との相関値がしきい値を超えてしまう場合がある。そこで、通信用拡散符号との相関が低い、つまり、通信用拡散符号との相互相関特性が小さい拡散符号で処理部が構成されていることが好ましい。例えば、ゴールド系列のPN符号の中から選択される、相互相関特性の小さい２種類の符号列で通信用拡散符号及び処理部が構成されていてもよい。
【００４５】
このように処理部が、通信用拡散符号との相関が低い拡散符号で構成されていれば、処理部が空白である場合に比べて、受信信号に含まれるノイズ成分による影響を低減し、フレーム同期を確実に確立(捕捉)することができる。
【００４６】
(実施形態３)
本実施形態は、スペクトル拡散信号のフレームの構造と、同期捕捉部23によるフレーム同期の捕捉方法とが実施形態１，２と相違し、その他の点では実施形態１又は２と共通である。よって、実施形態１又は２と共通の構成には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
【００４７】
本実施形態におけるスペクトル拡散信号のフレームは、図10に示すように処理部と情報部との間にフレーム同期部を有している。処理部は、通信用拡散符号との相関が低いPN符号で構成されている。そして、フレーム同期部はユニーク・ワードに相当し、特定パターンのビット列(例えば、同期用拡散符号長Tcaに一致した時間長だけ「1」が連続するパターンのビット列)が通信用拡散符号で拡散されている。
【００４８】
続いて、図10のタイムチャート及び図11のフローチャートを参照して、本実施形態における受信機２の動作をさらに詳しく説明する。
【００４９】
本実施形態では、実施形態２と同様に、同期捕捉部23が具備する１つの相関器が受信波形データサンプルと同期用拡散符号との相関値を順次演算している(図10参照)。そして、何れかの相関器で演算される同期相関値がしきい値を越えた場合、相関器が当該受信波形データサンプルの相関値演算を開始してからしきい値を超えるまでに要した時間Tdが、補正すべき遅延時間となる。そして、逆拡散演算部25が遅延時間を補正した時点で、スペクトル拡散信号のビット同期が確立される。
【００５０】
さらに逆拡散演算部25が、ビット同期の同期保持状態で受信波形データサンプルを通信用拡散符号で逆拡散し、データ復調部26が、逆拡散後の受信波形データサンプルを復調する。このとき、処理部の受信波形データサンプルは、通信用拡散符号との相関が低いPN符号で拡散されているため、通信用拡散符号で逆拡散できない。一方、通信用拡散符号で拡散されているフレーム同期部の受信波形データサンプルは通信用拡散符号で逆拡散でき、且つデータ復調部26でデータ復調できる。故に、データ復調部26でデータが復調できてフレーム同期部が検出された時点でフレーム同期が捕捉(確立)される。よって、フレーム同期が確立されれば、逆拡散演算部25で逆拡散された受信波形データサンプルからデータ復調部26が情報部のデータを復調することができる。
【００５１】
ここで、処理部は、フレーム同期部のビット列と異なるパターンのビット列(例えば、「0」が連続するパターンのビット列)が通信用拡散符号で拡散されていてもよい(図12参照)。この場合、逆拡散演算部25が同期保持状態で受信波形データサンプルを通信用拡散符号で逆拡散し、データ復調部26が逆拡散後の受信波形データサンプルを復調すれば、処理部のビット列とフレーム同期部のビット列とが明確に識別できる。故に、フレーム同期部をより確実に検出することができる。
【００５２】
さらに、ビット同期確立後に相関器が受信波形データサンプルと通信用拡散符号との相関値を演算し、当該相関値がしきい値を超えるとともに、データ復調部26でフレーム同期部のビット列が復調された時点でフレーム同期が確立されるようにしてもよい(図13のタイムチャート及び図14のフローチャート参照)。
【００５３】
(実施形態４)
ところで、我が国で使用される無線局については、占有周波数帯幅や隣接チャンネル漏洩電力などの使用電波の特性(RF特性)が電波法の規定を満たしていなくてはならない。また、電波法では使用目的ごとに異なる規格(通信規格)が規定されている。例えば、電波法第４条ただし書きにおいて免許を要しない無線局の一つとして規定される「小電力無線局」には、「コードレス電話の無線局」、「特定小電力無線局」、「小電力セキュリティシステム」、「小電力データ通信システムの無線局」などがある。そして、それぞれの無線局の無線設備について同法施行規則の設備規則によって規格が規定されている。例えば、電波法施行規則の無線設備規則第４９条の１７「小電力セキュリティシステムの無線局の無線設備」では、無線信号を連続して送信してもよい期間(送信期間)が３秒以下、送信期間と送信期間の間に設けられた、無線信号を送信してはいけない期間(休止期間)が２秒以上とすることが規定されている(同条第５号参照)。
【００５４】
一方、上述した実施形態１〜３では、１フレーム分の無線信号(ディジタル変調されたスペクトル拡散信号)が送信機１から送信される時間(送信時間)が、処理部の分だけ相対的に長くなっている。そのため、上記送信期間内に送信可能な無線信号のフレーム数が相対的に少なくなってしまう虞がある。
【００５５】
そこで本実施形態においては、空白からなる処理部と同期部の組がスペクトル拡散信号の１フレーム中に連続して複数組含まれるとともに、その１組の長さが同期用拡散符号の１周期と同期捕捉処理の処理時間の和に一致しない時間に設定されている(図15参照)。なお、同期部は同期用拡散符号長Tcaの２倍の時間長に設定されている。但し、本実施形態における送信機１及び受信機２の構成は実施形態２と共通であるから、共通の構成には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
【００５６】
送信機１は、同期部の無線信号を送信した後、空白の処理部においては無線信号の送信を休止する。つまり、送信機１は１フレーム分の無線信号を間欠送信しており、休止期間の分だけ電力消費が低減される。また、処理部が休止期間に相当するため、上述した「小電力セキュリティシステムの無線局の無線設備」で規定されている休止期間の規定が満たされることになる。
【００５７】
一方、受信機２では、同期用拡散符号長Tcaと同一の時間長で抽出された受信波形データサンプルに対して同期捕捉処理が行われる。ここで、同期捕捉部23が同期捕捉処理に要する処理時間をTmとし、処理部の時間長をTbとすれば、Tca×2+Tb>Tca+Tmの関係が成立している。そして、同期捕捉部23は、一旦同期捕捉すれば、処理時間TmをTm=Tca+Tbに調整する。その結果、同期捕捉後にはTca×2+Tb=Tca+Tmの関係が成立するので、処理部を跨いでも同期捕捉部23が同期(ビット同期)を保持することができる。
【００５８】
さらに同期捕捉部23の相関器が受信波形データサンプルと通信用拡散符号との相関値を１ビットずつ演算する。そして、情報部の受信波形データサンプルが入力されると、相関器で演算される相関値が直ちにしきい値を超えるので、相関値がしきい値を超えた時点でフレーム同期が確立される。よって、フレーム同期が確立された後、逆拡散演算部25が同期捕捉部23の相関器による相関値演算と同じタイミングで受信波形データサンプルを通信用拡散符号で逆拡散すれば、データ復調部26が情報部のデータを復調することができる。
【００５９】
(実施形態５)
本実施形態における送信機１及び受信機２の構成は実施形態２と共通であるから、共通の構成には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。
【００６０】
本実施形態のスペクトル拡散信号は、同期用拡散符号で拡散されたビット同期用の第１同期部と、通信用拡散符号で拡散されたフレーム同期用の第２同期部(ユニーク・ワード)とを有し、第１同期部と処理部の複数組と、第２同期部と前記処理部の組とが含まれ、第１同期部と処理部の複数組と情報部との間に第２の同期部と処理部の組が挿入されている。つまり、第１同期部と処理部の最後尾の組の後に第２の同期部と処理部の組が挿入され、この第２の同期部と処理部の組の直後に情報部が続いている。
【００６１】
前記同期捕捉部は、前記第１同期部の同期を捕捉する第１同期捕捉部と、前記第２同期部の同期を捕捉する第２同期捕捉部とを有し、前記第１同期捕捉部でビット同期を捕捉した後に、前記第２同期捕捉部でフレーム同期を捕捉する
一方、受信機２には、図16に示すように第１同期部からビット同期を捕捉する第１同期捕捉部27と、第２同期部からフレーム同期を捕捉する第２同期捕捉部28とが設けられている。
【００６２】
第１同期捕捉部27は、実施形態４における同期捕捉部23と同様の同期捕捉処理を実行してビット同期を捕捉する。第２同期捕捉部28は、ビット同期が保持された状態で受信波形データサンプルを通信用拡散符号で逆拡散する。このとき、同期用拡散符号で拡散されている第１同期部の受信波形データサンプルは通信用拡散符号で逆拡散できない。一方、通信用拡散符号で拡散されている第２同期部の受信波形データサンプルは通信用拡散符号で逆拡散できる。故に、第２同期捕捉部28で第２同期部が検出された時点でフレーム同期が捕捉(確立)される。そして、フレーム同期が確立されれば、逆拡散演算部25で逆拡散された受信波形データサンプルからデータ復調部26が情報部のデータを復調することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１  送信機(無線通信装置)
２  受信機(無線通信装置)
22  同期用拡散符号生成部
23  同期捕捉部
24  通信用拡散符号生成部
25  逆拡散演算部
【図１】
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【図２】
0005563922.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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